【手続補正書】
【提出日】平成18年2月20日(2006.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】  さらに、
既に積層された前記少なくとも２つのデバイスユニットから、前記支持基板の一つを剥離する工程と、
この支持基板が剥離された箇所に、前記複数のデバイスユニットのうちの他のデバイスユニットを、前記デバイス層同士が対向するようにさらに貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする請求項２記載の薄膜デバイスの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラズマＣＶＤ法などでは、熱ＣＶＤ法のような高速での成膜が困難である。そのため、各デバイス層の形成に時間がかかり、薄膜デバイスの製造工程におけるスループット（すなわち、単位時間当たりの処理量）を大きくすることができないという問題がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
＜薄膜デバイスの構成＞
図１は、本実施の形態に係る薄膜デバイス１の基本構成を表すものである。この薄膜デバイス１は複数層（例えば２層）のデバイス層を備えて構成されたものである。それぞれのデバイス層は、例えばトランジスタ、キャパシタ、レーザーダイオードもしくはフォトダイオードなどの回路素子、またはＣＰＵ（Central Processing Unit ）もしくはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの集積回路となるように構成されている。ここでは、薄膜デバイス１は２層のデバイス層を備え、これら２層のデバイス層がいずれもＣＭＯＳ（Complementally Metal Oxide Semiconductor：相補型ＭＯＳ）トランジスタとなるように構成されているものとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
続いて、半導体基板１１の表面に、陽極化成法によって多孔質層１２を形成する（Ｓ１０）。陽極化成法は、半導体基板１１を陽極としてフッ化水素酸溶液中で通電を行う方法であり、例えば伊東等による「表面技術Vol.46.No.5.p8〜13,1995[多孔質シリコンの陽極化成] 」に示された２重セル法により行うことができる。この方法では、２つの電解溶液槽の間に多孔質層を形成すべき半導体基板１１を配置し、両方の電解溶液槽に直流電源と接続された白金電極を配置する。そして、両電解溶液槽に電解溶液を入れ、白金電極に直流電圧を印加し、半導体基板１１を陽極、白金電極を陰極とする。これにより、半導体基板１１の一方の面が浸食されて多孔質化する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
続いて、図５（Ａ）に示したように、融点が約７０℃の接着剤１５を用いて、例えばプラスチック基板からなる表面支持基板１６を第１のデバイス層２０の表面に接着する（Ｓ１４）。次に、図５（Ｂ）に示したように、第１のデバイス層２０と表面支持基板１６を半導体基板１１から剥離する（Ｓ１６）。剥離方法としては、表面支持基板１６と半導体基板１１に互いを引き離す方向の外力を加える方法、水あるいはエタノールなどの溶液中に半導体基板１１を浸し、超音波を照射して多孔質層１２の強度を弱めて剥離する方法、または遠心力を加え多孔質層１２の強度を弱めて剥離する方法を用いる。これにより、多孔質層１２の高多孔率層１２ｃ若しくはその近傍（すなわち、破断層）で分離が生じ、半導体基板１１から表面支持基板１６と共に第１のデバイス層２０が剥離する。なお、表面支持基板１６と第１のデバイス層２０の間の接着剤１５は、表面支持基板１６および第１のデバイス層２０を半導体基板１１から剥離する際に、表面支持基板１６が第１のデバイス層２０から剥がれてしまわない程度の接着力を有するものとする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
＜第２のデバイスユニットの製造方法＞
図７および図８は、第２のデバイスユニット４の製造方法における工程毎の断面を表すものである。第２のデバイスユニット４の製造工程は、第１のデバイスユニット２の製造工程におけるステップＳ１０ないしＳ２０と同一の工程（Ｓ２２ないしＳ３２）を含んでいる。すなわち、単結晶Ｓｉよりなる半導体基板３１の表面に陽極化成法によって多孔質層３２を形成し（Ｓ２２）、この多孔質層３２の上にエピタキシャル成長により単結晶Ｓｉからなる半導体層３３を形成し（Ｓ２３）、この半導体層３３の表面に第２のデバイス層４０を形成する（Ｓ２４）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第２のデバイス層４０の形成後、図７（Ｂ）に示したように、例えば融点が７０℃の接着剤３５を用いて、例えばプラスチック基板からなる表面支持基板３６を第２のデバイス層４０の表面に接着する（Ｓ２６）。次に、第２のデバイス層４０を表面支持基板３６と共に半導体基板３１から剥離する（Ｓ２８）。剥離方法としては、表面支持基板３６と半導体基板３１に互いを引き離す方向の外力を加える方法、水あるいはエタノールなどの溶液中に半導体基板３１を浸し、超音波を照射して多孔質層３２の強度を弱めて剥離する方法、または遠心力を加え多孔質層３２の強度を弱めて剥離する方法を用いる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
続いて、図７（Ｃ）に示したように、第２のデバイス層４０の裏面に、例えば融点が１００℃の接着剤３８を用いて裏面支持基板３７を接着する（Ｓ３０）。次に、図７（Ｄ）に示したように、表面支持基板３６と第２のデバイス層４０の間の接着剤３５を例えば９０℃に加熱して溶融させつつ、表面支持基板３６と裏面支持基板３７に両者を引き離す方向の外力を加え、第２のデバイス層４０の表面から表面支持基板３６を引き剥がす（Ｓ３２）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
続いて、第２のデバイス層４０の表面に残っている接着剤３５の残存物をエチルアルコールなどで洗浄・除去した後、表面電極の取り出し加工を施す（Ｓ３４）。具体的には、第２のデバイス層４０の表面配線層４９ａ，４９ｂ，４９ｃと図１に示したリード線９７ａ，９７ｂ，９７ｃとを例えばインジューム（Ｉｎ）を用いた半田付けによりそれぞれ接続する。次に、図８（Ａ）に示したように、融点が例えば１２０℃のエポキシ樹脂からなる接着剤３５Ａを用いて、第２のデバイス層４０の表面に表面支持基板３６を再び貼り付ける（Ｓ３６）。続いて、図８（Ｂ）に示したように、裏面支持基板３７と第２のデバイス層４０の間の接着剤３８を例えば１１０℃に加熱して溶融させつつ、表面支持基板３６と裏面支持基板３７に両者を引き離す方向の外力を加え、第２のデバイス層４０の裏面から裏面支持基板３７を引き剥がす（Ｓ３８）。これにより、図８（Ｃ）に示した、第２のデバイス層４０を表面支持基板３６によって支持してなる第２のデバイスユニット４が得られる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
このようにして、図９（Ｂ）のように、第１のデバイス層２０および第２のデバイス層４０が積層された構造の薄膜デバイス１が得られる。なお、表面支持基板３６および裏面支持基板１７のいずれか一方のみによっても薄膜デバイス１を支持することができるので、表面支持基板３６および裏面支持基板１７のいずれか一方を引き剥がし他方を残すようにしても良い。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
この変形例によれば、水を用いて表面支持基板１６Ｃと第１のデバイス層２０とを接着するようにしたので、温度制御のみにより表面支持基板１６Ｃと第１のデバイス層２０との接着および分離ならびに半導体基板１１からの剥離が可能になる。なお、図１３に示した表面支持基板１６Ｃの構造は、裏面支持基板１７（図５（Ｃ））、表面支持基板３６および裏面支持基板３７（図８（Ａ））のいずれにも適用可能である。また、表面支持基板１６Ｃの材質は布に限定されるものではなく、液体を含浸することができる材料（紙など）であれば良い。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
［第２の実施の形態］
次に、図１４および図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、第１のデバイスユニット２Ａと第２のデバイスユニット４とを貼り合わせるようになっている。第２のデバイスユニット４は第１の実施の形態と同一の構成を有しているが、第１のデバイスユニット２Ａは第１の実施の形態とは異なり、半導体基板１１上に第１のデバイス層２０を形成することにより構成される。ここでは、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
次に、第２の実施の形態と同様に、第１のデバイスユニット２Ａおよび第２のデバイスユニット４を、第１のデバイス層２０および第２のデバイス層４０が対向するように貼り合わせる（Ｓ５０）。ただし、第２の実施の形態とは異なり、第１のデバイスユニット２Ａおよび第２のデバイスユニット４の半導体基板１１からの剥離は行わない。このようにして、半導体基板１１の上に２層のデバイス層２０，４０が積層された構造の薄膜デバイスが得られる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
［第３の変形例］
次に、第２の実施の形態の第３の変形例について、図１８を参照して説明する。図１８（Ａ），（Ｂ）は、第３の変形例に係る半導体基板１１Ｂおよび表面支持基板３６Ｂをそれぞれ表すものである。第２の変形例と同様、半導体基板１１Ｂ（図１８（Ａ））上には複数の第１のデバイス層２０が形成され、表面支持基板３６Ｂ（図１８（Ｂ））には複数の第２のデバイス層４０Ａが接着されている。上記の第２の変形例では第１のデバイス層２０と第２のデバイス層４０の面積はほぼ同じであったが、この第３の変形例では、第２のデバイス層４０Ａが第１のデバイス層２０よりも大きくなるよう構成されている。この場合、第１のデバイス層２０と第２のデバイス層４０Ａを貼り合わせると、図１９に示したように、第１のデバイス層２０の周縁部から第２のデバイス層４０Ａの周縁部が延出する。従って、第１のデバイス層２０の外縁部と第２のデバイス層４０Ａの外縁部（延出部）に図中符号Ｗで示したワイヤボンディングを施すことが可能になる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図２１（Ａ）に示したように、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に構成された半導体基板１１の表面に、陽極化成法によって多孔質層１２を形成する（Ｓ７０）。次に、この多孔質層１２の上にエピタキシャル成長により半導体層１３を形成する（Ｓ７２）。続いて、図２１（Ｂ）に示したように、半導体層１３の内部に、例えばＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）ウエハの作成と同様の方法で、イオン打ち込みにより絶縁材料からなる層内絶縁層１３０を形成する（Ｓ７４）。続いて、図２１（Ｃ）に示したように、半導体層１３の上に、第１の実施の形態と同様の第１のデバイス層２０を形成する（Ｓ７６）。第１のデバイス層２０の構成要素については説明を省略する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図２３は、フォトダイオード５０の製造方法を説明するための工程毎の断面を表すものである。図２３（Ａ）に示したように、半導体基板５１としては、例えば０．０１Ω・ｃｍ程度の比抵抗を有するｐ+ 型単結晶シリコン基板を用いる。この半導体基板５１の表面に第１の実施の形態と同様の陽極化成法によって多孔質層５２を形成する。次に、例えば１１００℃の温度で３０分間水素アニールを行い、多孔質層５２の表面に存在する穴を塞いだ後、ＳｉＨ4 などのガスを用いて例えば１０７０℃の温度条件で多孔質層５２上に単結晶Ｓｉをエピタキシャル成長させ、例えば厚さ１０μｍの半導体層５３を形成する。続いて、図２３（Ｂ）に示したように、この半導体層５３に例えばＰ（隣）などのｎ型不純物を注入してｎ型不純物領域（以下、ｎ領域と呼ぶ。）５３ａを形成する。次に、半導体層５３の表面に所定のパターン（図示せず）を介して例えばＢ（ホウ素）などのｐ型不純物を注入して、ｐ型不純物領域（以下、ｐ領域と呼ぶ。）５３ｂを形成する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
続いて、図２４（Ａ）に示したように、半導体層５３の裏面全体に金属からなる裏面電極（兼放熱板）５８を例えば蒸着により形成する。次に、少なくとも室温で接着力を有する接着剤６０（例えばエポキシ樹脂）を用いて、裏面電極５７にプラスチックフィルムからなる裏面支持基板５９を接着する。続いて、表面支持基板５７を例えば５℃に冷却して接着剤６０の接着剤を低下させて、表面支持基板５７を半導体層５３から引き剥がす。次に、電極層５５の表面に、半田バンプ６１を形成する。このようにして、フォトダイオード５０が形成され、また、このフォトダイオード５０を裏面支持基板５９により支持してなる第１のデバイスユニット５が形成される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
次に、表面支持基板７８とレーザーダイオード８０の間の接着剤７７を室温以下に冷却して接着力を低下させつつ、表面支持基板７８をレーザーダイオード８０から引き剥がす。これにより、レーザーダイオード８０およびフォトダイオード５０が積層され、裏面支持基板５９によって支持された構造の薄膜デバイス９が得られる。なお、レーザーダイオード８０がフォトダイオード５０に入射する光を完全に遮ってしまわないよう、レーザーダイオード８０の面積はフォトダイオード５０よりも小さく、且つフォトダイオード５０の表面の一方の側に偏った位置に配置されている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
また、フォトダイオード５０とレーザーダイオード８０は半田バンプ６１を介して電気的に直列接続されているため、フォトダイオード５０の電極層５８とレーザーダイオード８０の電極層８９を外部の電源電位と接地電位にそれぞれ接続すると、フォトダイオード５０とレーザーダイオード８０の両方に必要な電力を供給することが可能になる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
なお、第１ないし第３の実施の形態では、デバイス層２０，４０をいずれもＣＭＯＳ型トランジスタとして説明したが、ＣＭＯＳ以外のトランジスタやダイオードなどの能動素子、抵抗やキャパシタなどの受動素子、フォトダイオードやレーザーダイオードなどの光変換素子などに適用しても良い。また、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）やＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などに適用しても良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
また、上記実施の形態では、表面支持基板および裏面支持基板をプラスチック板等により構成したが、プラスチック板の代わりに、例えば金属（金属繊維、多孔質金属などを含む）、セラミックス（セラミックス繊維、多孔質セラミックスなどを含む）、またはその他の繊維（紙、麻、綿など）により構成しても良い。